0 引言
露头及钻井资料揭示,四川盆地晚二叠世—早三叠世为被海槽切割的碳酸盐岩台地沉积,生物礁、滩广泛发育,早期勘探围绕开江—梁平海槽先后发现了普光和元坝大型礁滩气田[1]。生物礁的纵横向展布呈现较强的规律性,纵向上主要发育于上二叠统长兴组,平面上沿开江—梁平海槽边缘呈狭窄的条带状展布[2];普光地区长兴组生物礁大面积发育,多口探井测获高产工业气流,是增储上产的重要勘探目标。由于生物礁在地震资料上具备特殊的影像特征,地震方法成为识别生物礁的主要手段之一。在过去的十多年中,随着地震技术的快速发展及四川盆地高峰场、毛坝、普光、龙岗、元坝、涪陵等地区生物礁气藏的相继发现[3],国内已经开展了多项针对生物礁地震预测的技术方法研究,研究重心主要集中在生物礁地震响应特征分析和储层预测方法(属性分析、时频分析、波阻抗反演、波形聚类等)的应用上[4,5,6,7,8,9,10]。前人的研究成果大大提高了生物礁储层预测的精度,但在不同区块,生物礁的发育模式不同,地下构造样式、地震资料品质存在差异,需要针对实际情况选取适宜的方法。普光地区生物礁规模大,但礁前均靠近大断层,又受到上覆(嘉陵江组)厚层膏盐岩的影响,形态特征不明显;同时,优质的生物礁储层地震反射特征与泥灰岩类似,为生物礁储层的精细预测带来了困扰。针对这些问题,以2017年二次采集处理地震资料为基础,结合普光地区生物礁测井资料,运用地震模型正演方法明确了生物礁及有效储层的地震相识别模式;同时,利用古地貌分析作为沉积相约束并选取适宜的时窗以规避泥灰岩的干扰,再通过相面法、属性分析、波阻抗反演等多种方法精细预测生物礁有效储层的展布,最终形成一套针对生物礁有效储层的预测技术,加快普光地区长兴组生物礁的勘探进程。
1 生物礁地质特征
图1
图1
普光地区长兴组沉积相分布
Fig.1
Deposition facies diagram of Changxing Formation in Puguang ares
1.1 岩性特征
单期的生物礁从下自上发育礁基—礁核—礁盖[16],由于普光地区长兴组生物礁厚度大,具备垂向叠置沉积特征,一般发育多期次的成礁旋回。礁基作为生物礁发育的硬底,岩性主要为砂屑、生物碎屑灰岩;礁核主要由海绵障积岩、骨架岩、粘结岩组成(图2a),具备丘状外形;礁盖位于生物礁顶部,由于长期暴露水面,导致礁盖受到波浪和水流的改造作用形成生屑滩并强烈白云岩化[17],其岩性主要为颗粒白云岩、细—粉晶白云岩、灰质白云岩。普光地区生物礁储层在纵向分布上,以礁盖储层最为发育,厚度大、物性好,岩性主要以砾屑白云岩、生屑白云岩为主,溶蚀孔洞发育(图2b);礁核储层相对发育,物性较好,岩性以礁灰岩、生屑灰岩为主。储层空间类型主要为晶间孔、粒间溶孔、晶间溶孔、生物腔体孔、溶孔、溶洞。
图2
普光气田一般发育多期次的成礁旋回,但成礁旋回的构成在不同的区域存在差异。普光主体地区生物礁发育期次相对较多,生长速率相对较快,各期次生物礁礁顶易于暴露形成多套礁盖储层,成礁旋回为:礁基—礁核—礁盖—礁核—礁盖;毛坝、大湾、分水岭地区生物礁发育期次相对较少,生长速率相对较慢,仅在长兴组晚期暴露水面,形成一套礁盖储层,成礁旋回为:礁基—礁核—礁基—礁核—礁盖。
1.2 物性特征
1.3 测井响应特征
根据pg5井、pg6井、f2井、dw102井的测井曲线分析(图2e),生物礁礁盖颗粒白云岩储层具备明显的低自然伽马值、高声波时差特征;礁核处海绵礁白云岩、礁灰岩、生屑灰岩自然伽马值较低,海绵礁白云岩声波时差高于礁灰岩和生屑灰岩。整体而言,白云岩段的声波时差高于灰岩段,深、浅侧向电阻率低于灰岩段。
2 生物礁地震响应特征
生物礁是一种特殊的碳酸盐沉积体,其地震响应特征与围岩有明显的区别。但普光地区的生物礁礁前均靠近断层,丘形外观不明显;同时,上覆存在的嘉陵江组厚层膏盐岩导致长兴组、飞仙关组地层信噪比降低,为生物礁地震相的识别带来困扰。针对这一问题,2017年二次采集处理的地震资料优化了断裂带成像质量,提高了膏盐岩下地层的信噪比[18],为生物礁及储层的地震识别提供了资料基础。文中除古地貌分析外,均使用二次采集处理资料;古地貌分析则使用老地震资料,因为其覆盖范围大于二次采集处理资料。
为了更好地解析生物礁的地震响应特征,依据测井资料和实际地震剖面解释方案,建立了过F2井的长兴组台地—台缘生物礁—斜坡地质模型(表1)。F2井处的生物礁受断层影响较小,能够基本保持原始形态,仅礁前陡坡转变为逆断层(图3c)。地质模型中(图3a),F2井处的台地边缘生物礁宽度约为 2 km;生物礁处长兴组最大地层厚度为590~600 m(去除断层影响),礁后台地长兴组最大地层厚度为560 m。根据F2井的岩性特征和地震剖面特征,将生物礁粗略分为两个成礁旋回;第二个成礁旋回顶部受到长期的暴露溶蚀作用,发育礁盖白云岩储层,第一个成礁旋回可能因为地势较低没有暴露出水面,礁盖白云岩储层不发育;成礁旋回内部主要为海绵礁灰岩和生物碎屑灰岩互层,由于二者之间速度、密度相近,建立模型时将其简化为一种岩性(海绵礁灰岩)。礁后台地主要发育厚层的致密灰岩,其中夹有厚度较薄的生屑滩;礁前斜坡带的水体急剧加深,长兴组地层厚度随之急剧减薄,岩性逐渐转变为泥晶灰岩和泥灰岩。
表1 生物礁地质模型岩石物理参数
Table 1
| 序号 | 岩性 | 速度/(m·s-1) | 密度/(g·cm-3) |
|---|---|---|---|
| ① | 膏盐岩 | 5700 | 2.70 |
| ② | 飞仙关组致密灰岩 | 6200 | 2.71 |
| ③ | 鲕粒白云岩 | 6000 | 2.65 |
| ④ | 礁盖白云岩 | 5600 | 2.59 |
| ⑤ | 礁后生屑滩 | 5700~5900 | 2.61~2.63 |
| ⑥ | 海绵礁灰岩 | 5900 | 2.63 |
| ⑦ | 泥灰岩 | 5600~5800 | 2.59~2.62 |
| ⑧ | 长兴组致密灰岩 | 6100 | 2.68 |
| ⑨ | 龙潭组泥页岩 | 5200 | 2.53 |
图3
图3
普光地区生物礁正演模拟
a—生物礁地质模型;b—正演剖面;c—实际剖面
Fig.3
Forward modelling of reef in Puguang area
a—organic reef geological model;b—the forward section;c—the actual profile
图4
图4
普光地区长兴末期古地貌
Fig.4
Palaeogeomorphic map of Puguang area in late Changxingian
1)礁体外形为丘状反射。这是因为造礁生物生长速率高于周围同期沉积物的增长速率,形成明显的丘状外形。丘状反射是生物礁最典型的地震响应特征,但在普光工区,礁前多靠近大型断层,无法形成完整的丘状反射,仅能用地层增厚的现象在台地边缘带判别生物礁存在与否。
2)礁顶多为强振幅反射。长兴组晚期生物礁长期暴露水面,导致礁盖受到波浪和水流的改造作用形成生屑滩并强烈白云岩化,礁盖白云岩储层具备孔隙度大、纵波速度低、密度低的物性特征,与下伏礁核的海绵礁灰岩存在明显的波阻抗差异,所以礁顶出现强波谷和强波峰的“亮点”反射特征。该特征是生物礁发育优质储层的重要标志,也是储层预测工作应给予关注的重点。
3)礁体内部多为空白或杂乱反射。生物礁内部是造礁生物形成的块状格架地质体[11],同时礁体内部礁基生屑灰岩和礁核海绵礁灰岩的波阻抗差异小,故形成振幅微弱的断续反射。普光主体生物礁由于发育多套礁盖储层,内部会出现“亮点”反射,但振幅强度低于顶部。
4)礁体两侧存在上超现象。由于生物礁沉积厚度远大于周缘同期沉积物,礁翼沉积物向礁体周缘上超。该特征也是识别生物礁的重要标志,可以依据上超点的位置判定礁体的形态。
在生物礁地震响应特征中,“丘形反射”可以用于相面法和古地貌分析圈定生物礁的分布范围;而礁盖白云岩储层具备的强振幅“亮点”反射特征,可以用于属性分析和波阻抗反演精细刻画储层的展布,但同样具备这一反射特征的还包括礁后滩和长兴组内部广泛发育的一套泥灰岩高铀层(图3c),其中泥灰岩高铀层是储层预测时必须规避的岩性。
3 生物礁储层预测
在前文所建立的生物礁储层地震相识别模式中,礁盖白云岩储层和泥灰岩高铀层均具备强振幅“亮点”反射特征,为储层预测工作带来了困扰。由于生物礁储层的分布受到沉积相带的影响较大,可以通过沉积相带的约束和适宜的时窗选取规避泥灰岩的干扰,再利用相面法、属性分析、波阻抗反演进行储层预测,从而降低储层预测的多解性。
3.1 古地貌分析
根据区域地质特征分析可知,普光地区在长兴沉积期发育陆棚—斜坡—台地边缘礁—礁后台地沉积相,各沉积相之间具备明显的古地貌差异,地貌从高到低依次为台地边缘礁、礁后台地、斜坡、陆棚沉积相;同时,长兴沉积期台地处于纵向建造阶段,各沉积相的沉积速率差异导致了沉积厚度的差异,加剧了各沉积相之间古地貌的差异,沉积厚度与古地貌高度具备正相关关系。因此,沉积厚度可以反映长兴沉积期的古地貌高低,进而反映各沉积相的展布。普光地区长兴组顶部仅存在一些三、四级层序海平面变化引起的低位域准同生岩溶现象,与上覆地层呈整合接触关系,长兴组的残余厚度等同于沉积厚度。因此,可以通过计算长兴组的残余厚度来获取长兴组末期的古地貌信息。
从长兴末期古地貌图(图4)可以看出,工区内古地貌高差较大,分带明显:工区西南部地貌最低,为陆棚沉积环境(蓝色区域);斜坡沉积环境地貌次低,为西北—东南展布的狭窄条带(绿色区域);台地边缘生物礁地貌最高,展布为紧贴斜坡的狭窄条带(红色区域);礁后台地沉积环境地貌次高,广泛发育在工区东北部(黄色区域)。普光地区生物礁为纵向加积生长,规模大、地貌高,在古地貌图上能够清晰地显示其轮廓;同时,古地貌图所刻画的生物礁与钻井结果相符,认为古地貌分析是识别普光地区生物礁的重要手段。
3.2 属性分析定性识别储层
属性的筛选是属性分析的关键,适宜的属性或属性组合能够突出目标信号的特征,简化储层预测工作。根据前文的生物礁储层地震响应特征分析可知,生物礁顶部的礁盖白云岩储层与围岩存在明显的波阻抗差异,表现为强振幅“亮点”反射(储层顶界为波谷、底界为波峰),因此振幅类属性是刻画礁盖白云岩储层的最佳属性,在这里主要选用最大波谷反射振幅属性,依据如下:①波峰和波谷振幅强度均能反映生物礁储层物性,但在碳酸盐岩中,储层之上的岩性多为泥质含量较低的高速围岩层,储层顶界多为强波谷;而储层之下的岩性可能为泥质含量较高的低速泥灰岩层,储层底界未必形成强波峰。②最大波谷振幅相较于均方根振幅、平均振幅等属性对于波阻抗突变具备更高的灵敏度。由于目标是生物礁顶部的礁盖白云岩储层,所以属性分析的时窗选取为长兴组的顶部;从图3c可知,长兴组进入礁前斜坡带以后地层迅速变薄,此时顶部时窗会包含泥灰岩的强振幅响应,因此属性分析的平面范围仅限于台地边缘相变线以北的区域。
图5
图5
普光地区长兴组顶部最大波谷振幅
Fig.5
Maximum trough amplitude on the top Changxing formation in Puguang area
3.3 波阻抗反演定量识别储层
通过前文的生物礁储层地震响应特征分析可知,礁盖白云岩储层的强振幅“亮点”反射是因为储层与围岩存在较大的波阻抗差异;而储层的波阻抗变低是因为其孔隙发育及含流体引起的速度及密度变低,因此波阻抗反演是识别礁盖白云岩储层的有效方法。根据礁盖白云岩储层低波阻抗特征,利用钻井资料建立精细地质模型,对长兴组进行了波阻抗稀疏脉冲反演。图6为过f2井的波阻抗反演剖面,与图4c的地震剖面相对应,可以看出生物礁顶部的白云岩储层“低波阻抗异常”得到了较好的反映;同样具备低波阻抗特征的礁后滩、高铀层在反演剖面上亦有响应。反演结果(储层厚度约为30 m)与测井储层解释厚度(约为27 m)、地质模型吻合度高,证明了该方法在生物礁储层识别中的有效性。
图6
通过多口井波阻抗与储层岩性的交会分析,以特定的纵波阻抗为门阀值提取长兴组生物礁储层的有效厚度。为了规避长兴组内部广泛发育的低波阻抗高铀层,利用生物礁优质储层主要发育在长兴组顶部的特性,将纵向上的时窗选定为长兴组顶部向下60 ms的范围内;由于该时窗在地层厚度较低的斜坡带上依然会覆盖到高铀层,所以横向上以台地边缘相变线为界,仅计算相变线以北的储层厚度。图7为长兴组顶部礁盖白云岩储层的储层厚度分布图,储层主要集中分布在狭窄的台地边缘带内,生物礁储层厚度大约为30~100 m,平面分布规律与已完井揭示的规律一致,与古地貌图相符。
图7
图7
普光地区长兴组生物礁储层厚度分布
Fig.7
Reef reservoir thickness map of Changxing formation in Puguang area
3.4 多属性融合预测储层
为了进一步提高生物礁储层预测结果的可靠性,针对生物礁丘形外观、处于古地貌高地的特点,将古地貌结果、沉积相图、属性分析、波阻抗反演进行融合分析,融合方式为等比例加权,得到普光地区长兴组生物礁储层概率图(图8),预测结果与钻井结果更为相符。
图8
图8
普光地区长兴组生物礁储层概率
Fig.8
Reef reservoir probability plot of Changxing Formation in Puguang area
4 结论
文中通过正演模拟、精细井震标定建立了生物礁及礁盖白云岩储层的地震相识别模式,认为生物礁具备典型的丘形反射特征,礁盖白云岩储层为强振幅“亮点”反射。针对生物礁的丘形反射,利用地震相识别及古地貌分析圈定了普光地区生物礁的有利分布范围;在此基础上,针对储层的亮点反射特征,优选了最大波谷振幅属性及波阻抗反演对储层进行了精细预测,并通过沉积相带约束和适宜的时窗选取规避了不利岩性(泥灰岩)的干扰,提高了生物礁储层预测的精度,认为生物礁及储层主要沿开江—梁平陆棚东侧台缘呈狭窄的条带状展布。
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